中央处理器

中央处理器

CPU 是计算机的中央处理部件,具有指令控制,操作控制,时间控制,数据加工等基本功能。

早起的cpu有运算器和控制器两大部分组成。随着高密度继承电路技术的发展,当今的cpu新片编程运算器,cache和控制器三大部分,其中还包括浮点运算器,存储管理部件等,cpu中至少要有如下六类寄存器:指令寄存器,程序计数器,地址寄存器,缓冲寄存器,通用寄存器,状态条件寄存器。

CPU从存储器取出一条指令并执行这条指令的时间和称为指令周期。由于各种指令的操作功能不同,各种指令的指令周期是不尽相同的。划分指令周期,是设计操作控制器的重要依据。

时序信号产生器提供CPU周期(也称机器周期)所需的时序信号。操作控制器利用这些时序信号进行定时,有条不紊的取出一条指令并执行这些指令

微程序设计技术是利用软件方法设计操作控制器的一门技术,具有规整性,灵活性,可维护性等一系列有点,因而在计算机设计中得到了广泛应用,并取代了早起采用的硬布线控制器设计技术。但是随着VLSI技术的发展和对机器速度的要求,硬布线逻辑设计思想又得到了重视。硬布线控制器的基本思想是:某一微操作控制信号是指令操作码译码输出,时序信号和状态条件信号的逻辑函数,即用布尔代数写出逻辑表达式,如何用门电路,触发器等器件实现。

不论是微型机还是巨型机,并行处理技术以成为计算机技术发展的主流,并行处理技术科贯穿与信息加工的各个步骤和阶段,概括起来,主要有三种形式:1时间并行 2空间并行 3时间并行+空间并行.

流水CPU是以时间并行性为原理构造的处理器,是一种非常经济而实用的并行技术。目前的高性能微处理器几乎无一例外的使用了流水技术。流水技术中主要问题是资源相关,数据相关和控制相关,为此需要采取相应的技术对策,才能保证流水线畅通而不断流。

RISC CPU是继承CISC的成功技术,并在客服CISC机器缺点的基础上发展起来的。RISC机器的三个基本要素是:1.一个有限的简单指令集。2.CPU配备大量的通用寄存器。3.强调指令流水线的优化,注意:RISC机器一定是流水CPU,但流水CPU不一定是RISC机器。如奔腾CPU是流水CPU,但奔腾级是CISC机器。

多媒体CPU是带有MMX技术的处理器,MMX是一种多媒体扩展结构技术,特别适合于图像数据处理,极大地提高了计算机在多媒体和通信应用方面的功能。多媒体CPU以新一代奔腾CPU为代表,开始采用单指令流多数据流的新型结构。